p Uma nave espacial europeia-chinesa conjunta, O SMILE está atualmente programado para lançamento em 2023. Será colocado em um ambiente altamente inclinado, órbita elíptica em torno da Terra, que o levará até 120 000 km do nosso planeta. p Um de seus principais objetivos será observar a conexão Sol-Terra, particularmente as interações diurnas da Terra entre o vento solar - um fluxo de partículas carregadas fluindo do Sol para o espaço interplanetário - e a magnetosfera de nosso planeta.

p A magnetosfera é uma bolha magnética invisível que protege o planeta do non-stop, mas variável, bombardeio de partículas solares - principalmente prótons e elétrons.

p O SMILE levará quatro instrumentos para observar este campo de batalha celestial em constante mudança:um analisador de íons de luz, um magnetômetro, um imageador de raio-X macio, e um gerador de imagens ultravioleta da aurora.

p O imageador de raios-X suave, que é projetado para detectar e gerar imagens de raios-X de baixa energia, vai observar as regiões externas da magnetosfera da Terra por até 40 horas por órbita.

p Essas regiões incluem a bainha do magneto, que está por trás do choque do arco, onde o fluxo de partículas do vento solar é drasticamente reduzido, e a magnetopausa, que é o limite externo da magnetosfera da Terra.

p De particular interesse para os cientistas que estão se preparando para a missão SMILE é a densidade dos átomos de hidrogênio neutros perto da magnetopausa. É aqui que o sinal de raios-X de baixa energia, ou sinal de raio-X suave, espera-se que atinja seu pico.

p Os raios X são gerados quando partículas altamente carregadas do vento solar colidem com átomos de hidrogênio no ambiente magnético da Terra - um processo conhecido como troca de carga do vento solar. Quando a densidade do hidrogênio e o fluxo do vento solar são maiores do que a média, o resultado é uma emissão mais forte de raios X suaves. Nessas horas, O SMILE será capaz de fornecer imagens de raios-X de alta resolução e filmes da região de interação.

p As imagens resultantes - as primeiras desse tipo - ajudarão os cientistas a entender as interações em grande escala entre a magnetosfera externa de nosso planeta e o vento solar. Ao pesquisar o pico de raio-X suave, O SMILE rastreará o movimento da magnetopausa e revelará alguns dos segredos de como as linhas do campo magnético se encaixam e se reconectam em escala global.

p A fim de melhorar nossa compreensão do que acontece quando ocorre o processo de troca de carga do vento solar, cientistas na Europa, A China e os Estados Unidos estão utilizando dados de satélites como o observatório de raios X XMM-Newton da ESA e o quarteto Cluster de satélites voando pela magnetosfera da Terra. Os dados permitem que eles estudem medições reais de raios X suaves feitas no espaço próximo à Terra, e para simular o que o SMILE provavelmente observará.

p Em 2019, Hyunju Connor da University of Fairbanks, Alasca, NÓS., e Jennifer Carter, Universidade de Leicester, REINO UNIDO, publicou um artigo na revista AGU JGR:Space Physics, em que eles investigam a densidade neutra do hidrogênio a distâncias da Terra de cerca de 64.000 km - a distância média da magnetopausa subsolar - usando observações XMM-Newton em raios X suaves.

p XMM-Newton é um observatório astrofísico projetado para estudar fenômenos altamente energéticos em todo o cosmos, como buracos negros e restos de explosões de supernovas, que brilham intensamente em raios-X. O satélite segue uma forma altamente elíptica, Órbita de 48 horas ao redor da Terra.

p Embora os alvos de XMM-Newton estejam bem além do nosso planeta, a linha de visão de seus imageadores de raios-X pode, às vezes, passar pela bainha do magneto do lado diurno da Terra, resultando em uma emissão difusa de raios X suaves no primeiro plano da observação.

p Esta emissão é geralmente considerada como um contaminante indesejado pelos astrofísicos, mas oferece uma oportunidade para cientistas de plasma, que têm analisado esses dados por muitos anos, para investigar eventos de troca de carga do vento solar na magnetosfera externa. Estes estudos estão provando ser valiosos durante os preparativos para a missão SMILE.

p Em seu jornal, Connor e Carter examinaram 103 eventos de emissão de troca de carga do vento solar variável com o tempo que os astrônomos detectaram durante quase 9 anos de observações de raios-X XMM-Newton. Entre os 10 eventos mais fortes, eles encontraram duas ocorrências em 4 de maio de 2003 e 16 de outubro de 2001 para as quais também havia dados de bainha de magnetos disponíveis da espaçonave Cluster e do satélite Geotail japonês, bem como dados do vento solar das naves espaciais ACE e WIND da NASA, parte da missão OMNI.

p Para esses eventos, os cientistas compararam essas medições in situ com simulações geradas usando um modelo de computador conhecido como Open Geospace Global Circulation Model, ou OpenGCCM, que usa dados do vento solar como entrada. Os dados in situ foram cruciais para verificar a validade do modelo.

p Depois de confirmar uma boa concordância entre a densidade modelada e observada na bainha do magneto, os cientistas foram capazes de determinar a densidade das partículas de hidrogênio neutro perto da magnetopausa. Eles descobriram que a densidade neutra estimada era alta o suficiente para produzir fortes sinais de raios-X suaves, confirmando que o SMILE deve fornecer novas imagens interessantes da interação dinâmica Sol-magnetosfera.

p Os cientistas estão agora realizando análises estatísticas em uma amostra mais ampla de dados XMM-Newton, a fim de alcançar uma caracterização mais abrangente das densidades de hidrogênio neutro do lado do dia, levando em consideração as variações na atividade solar.

p Enquanto isso, outro artigo de 2019 na JGR:Space Physics liderado por Tianran Sun do National Space Science Center em Pequim, China, apresentaram simulações da emissão de raios-X suaves na magnetopausa diurna e nas cúspides sob várias condições de vento solar.

p Essas simulações estão ajudando a prever o comportamento de uma ampla gama de fenômenos relevantes para as observações de imagens de raios-X suaves do SMILE, tais como mudanças no fluxo de raios-X ou na localização da magnetopausa, dependendo do fluxo de vento solar entrante. Em paralelo, esses estudos também estão apoiando o desenvolvimento da metodologia que será usada para reconstruir a estrutura 3-D e a localização da magnetopausa a partir das imagens 2-D que o gerador de imagens de raios-X SMILE irá obter.